[發明專利]用于以干涉測量方式對物體進行振動測量的設備和方法

無效

• 申請號: 201010517465.6
• 申請日: 2010-10-19
• 公開（公告）號: CN102042866A
• 公開（公告）日: 2011-05-04
• 發明（設計）人: C·倫貝;A·德雷本施泰特;M·加特納;M·赫貝里希;A·萊昂哈特
• 申請（專利權）人: 綜合工藝有限公司
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00;G02B27/10
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 吳鵬;馬江立

技術領域

本發明涉及一種根據權利要求1所述的、用于以干涉測量方式對物體進行振動測量的設備以及一種根據權利要求10所述的、用于以干涉測量方式對物體進行振動測量的方法。

背景技術

已知借助干涉儀、例如激光多普勒干涉儀非接觸地測量物體的振動。一般的這種干涉儀包括輻射源、分束器和檢測器。

在此，由輻射源產生的原始射束借助分束器分成測量射束和基準射束。所述測量射束被引導至物體上的測量點，至少部分由物體反射的測量射束與所述基準射束在檢測器的檢測面上疊加，從而能借助檢測器來測量在測量射束與基準射束之間的疊加信號或干涉信號。

物體表面的運動或振動影響測量射束的頻率，從而可從測量射束和基準射束的疊加信號推斷出物體的運動，尤其是推斷出物體表面的振動頻率。

在此，輻射源必須產生單色/單頻的射線或者至少產生具有足夠長的相干長度的射線。一般用激光器作為輻射源。

另外已知，在測量射束的射束路徑中布置有調焦裝置，借助該調焦裝置使測量射束聚焦到物體上的測量點。

通常，在干涉測量式振動測量中利用通過激光器產生的測量射束，該測量射束具有在可視范圍內的波長，亦即波長范圍在380nm與750nm之間。在此，原則上存在造成傷害的危險，尤其是對于人類的眼睛。所以，需要加強安全設施，或必須使用小功率的激光器，例如功率小于25μW的1級激光。這一點由于應用范圍的限制而產生不利的作用，這是因為安全設施產生費用和/或由于激光功率小、及其導致的測量射束強度小而使測量信號的質量(尤其是信噪比)惡化。

發明內容

本發明的目的在于，在使用者的操作方面改進用于以干涉測量方式對物體進行振動測量的已知設備和已知方法，尤其是在不需要加強安全設施的情況下擴大應用范圍。另外，希望簡化測量射束的校準和/或調焦。

這個目的通過根據權利要求1的設備以及根據權利要求10的方法來實現。權利要求2至9中是根據本發明的設備的有利實施方案，權利要求11至14中是根據本發明的方法的有利實施方案。

根據本發明的用于以干涉測量方式對物體進行振動測量的設備包括用于產生原始射束的輻射源、用于將原始射束分成測量射束和基準射束的第一分束器、檢測器和調焦裝置。

將該設備實施成：如已知的干涉儀那樣能將測量射束引導到物體的測量點上并使該物體至少部分反射的測量射束與所述基準射束在檢測器的檢測面上疊加。因此，能從該檢測器的測量信號確定物體表面在測量點處的振動頻率。

調焦裝置布置在測量射束的射束路徑中，實施為能將測量射束聚焦到物體的測量點上。

重要的是，借助所述設備能產生波長大于1100nm的測量射束，所述設備附加地包括一像單元用以對所述物體的位于所述測量點周圍的至少一個局部區域進行平面成像，而所述調焦裝置進一步布置在像單元與物體之間的射束路徑中。所述調焦裝置設計成使得測量射束的焦點大致位于像單元的焦平面內，借助調焦裝置能使測量射束的焦點和像單元的焦平面同步/同時移動。

因此，與已知設備的主要區別在于：測量射束具有大于1100nm的波長，亦即尤其是所述測量射束是人眼不可見的。由此得到的優點在于，人眼不會察覺出對物體的測量，與可視范圍內的測量射束的應用相比較，高強度測量射束所需的安全設施較少。

然而通過使用人眼不可見的測量射束，使得對希望測量條件的設定變得困難，尤其是使得將測量射束校準到物體的希望測量點上變得困難，因為使用者不能直接通過光學控制來檢驗測量射束的校準。

由此，在根據本發明的設備中，測量射束的射束路徑以及在像單元與物體之間的射束路徑都經過調焦裝置，亦即兩個射束路徑都至少部分地穿過相同的屬于調焦裝置的光學部件。

因此在根據本發明的設備中確保：測量射束的焦點大致位于像單元的焦平面內，借助調焦裝置使像單元的焦平面的移動相應地同步引起測量射束的焦點的相應移動。

利用本發明設備、用于以干涉測量方式對物體進行振動測量的本發明方法包括下列步驟：

借助輻射源產生原始射束，借助第一分束器將該原始射束分成基準射束和測量射束。使基準射束與至少部分由物體反射的測量射束在檢測器的檢測面上疊加。另外，借助調焦裝置使所述測量射束聚焦在物體的測量點上。所述測量射束的波長大于1100nm。

另外，借助像單元對物體的圍繞測量點的局部區域進行平面成像，其中同樣借助調焦裝置使所述像單元聚焦在該局部區域上。

因為測量射束的焦點總是大致位于像單元的焦平面內，所以借助調焦裝置使像單元聚焦在局部區域上同步地使測量射束至少近似地聚焦到測量點上。